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Tektonik by Mind Map: Tektonik
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Tektonik

Plattentektonik

relative Plattenbewegungsrichtungen

potentielle Kräfte:, Mantelkonvektion [passiv] aufgrund der Scherkräfte über den Konvektionszellen, Basale Reibung, Problem: grob gesehen passt ds Modell, dagegen unter einer näheren Betrachtungsweise passen die Transform-Störungen nicht zu einer analogen Konvektionszellen-Geometrie im Untergrund, zudem wären die Konvektionszellen dann asymmetrisch und unterschiedlich groß [siehe Abstände einzelner Transformstörungen], zudem passt es nicht in die Beobachtung subduzierter MOR [San Andreas-Verwerfungs-Geschichte], zudem Henn&Egg-Problem, da Konvektionszellen auch ohne Kontinente existieren mürden [sie bekommen ja nciht mit was über ihnen sich befindet], Lösung: Konvektion ist wichtig für den Antrieb der Platten, aber nicht entscheidend, Potentielle Energiekontraste [aktiv] aufgrund der Isostasie, führt zum Orogenen Kollaps, Extension wegen des eigenen Gewichts

Brems- bzw. Beschleunigungsmechanismen, Beschleunigungsmechanismen, Slab-Pull, die höchsten Plattengeschwindigkeiten bilden sich also in Bereichen mit viel Slab-Pull aus, also mit viel Subduktions-Plattengrenzen, schnellste Platte: Cocos-Platte [14,7cm/Jahr], Ridge-Push, Trench-Suction, Bremsmechanismen, Drag-Force [Reibung], die thermische Struktur bestimt die Geschwindigkeit der Bewegung, je heißer der Untergrund [Mantel], desto geringer die Drag-Forces, Transformstörung-Resistenz, Slab-Drag in der Benioff-Zone, Kollidieungs-Resistenz [Seamounts]

Geschwindigkeitsangabe anhand Winkelgeschwindigkeiten um Euler-Pole, Formel, tatsächliche Plattengeschwindigkeit = Winkelgeschwindigkeit x Erdradius x sinus Eulerwinkel, Modell von Peter Bird mit 52 Platten, die länge der Pfeile beschreibt die Driftgeschwindigkeit, die pazifische Platte driftet am schnellsten trotz ihrer Größe [slab pull], Hot-Spots als Referenzsystem [Hot-Spot-Reference-Frame], geostationär, jedoch nur tief-emporsteigende Mantel-Plumes, Test: Hot-Spot-Tracks sind parallel, Pazifik: Hawaiian-McDonals-Parallels, Africa: Réunion-Ascension-St.Helens-Parallels, die relativen Bewegungsrichtungen widersprechen des absoluten

Andreas Henk: Tektonik ist eine Teildisziplin der Geologie, die sich mit der Deformation von Gesteinen beschäftigt. Darunter fällt zum Beispiel die Plattentektonik, die sich mit Bewegungen großer Bruchstücke der Erdkruste befasst. Aber auch Verwerfungen und Störungen mit nur einigen Metern Versatz fallen in diesen Bereich.

Wie kommt es zur Plattentektonik?

Konvektionen im Mantel, ridge push & slab-pull, dann kommen wir sobald die innere Kohäsion der subduzierten Platte nicht mehr ausreicht zum slab-breakoff, slab-pull: Zug an der Platte in Subduktionszonen aufgrund des Dichtekontrastes des subduzierten Slabs, dominierender Prozess, Beispiel: Pazifik, ridge-push: gravitationelles Abgleiten aufgrund isostatisch höher gelegenen MOR eines durch aufdringendes, relativ zu den abgekühlten ozeanischen Platten links & rechts leichteren Materials - dadurch eine Höhendifferenz von ca. 2500m, lediglich nach der Formation von Superkontinenten aufgrund schlechterer Wärmeleitfähigkeit kontinentaler Kruste, "Wärmestau" führt dann zum Aufbrechen des Superkontinents und Bildung eines Ozeans ohne Subduktionszonen, Beispiel: Atlantik, der potentielle Energiekontrast an MOR ist verantwortlich für den Ridge-Push-Effekt

3 kontrastierende Energieregimes, slab-pull, angetrieben duch die Dichtekontraste im Mantel, durchschnittliche Dichten, Wasser: 1, Lithosphäre: 3,3, die untere Grenze der Lithosphäre liegt thermisch bei 1350°C, Asthenosphäre: 3,2, Differenz zu Lithosphäre:, der Dichte-Kontrast kontrolliert die Subsidenz [diese nimmt mit zunehmender Tiefe ab [Dichte-Kontraste werden geringer, die Subsidenz-Geschwindigkeit nimmt mit dem alter ab, bei Subsidenz wird der Geotherm abgesenkt, bei Uplift wird er erhöht, der beta-Faktor kontrolliert die Subsidenz, beta-Faktor von 2: 50% der Mächtigkeit wurde eingebüßt, die maximale Tiefe des Slabs kann 700 - 800 km betragen, Subduktions-Rollback: aufgrund des hängenden Slabs und dem Gewicht der subduzierten Platte, Beispiel: westlicher Pazifik, drag force, ridge push, angetrieben duch die Dichtekontraste zum Meerwasser, die Höhe des MOR beträgt im Durchschnitt 1,5 km über dem Meeresgrund [welcher gewöhnlich in einer Tiefe von ca. 4 km liegt]

Allgemein, das Kräfteverhältnis zwischen Ridge-Push und Slab-Pull liegt bei 1:8 [slab-Pull ist also 8 mal stärker]

Inselbogenvulkanismus

nur am Westreand des Pazifiks

die Trenches sind tiefer als Berge hoch sind

Weite des Arc-Trench-Gaps zwischen Trench & und Volcanic Arc hängt vom Winkel der subduzierten Platte ab, ein flacher Subduktionswinkel führt zu einem großen Abstand zwischen dem Trench & dem Volcanic Arc, ein steiler Subduktionswinkel führt zu einem kleien Abstand zwischen dem Trench & dem Volcanic Arc, der Slab im Bereich des Marianengrabens [10 Kilometer Tiefe] hat einen Eintauchwinkel von nahezu 90°, eine andere Theorie ist, dass aufgrund der Corioliskraft steile Eintauchwinkel im Westen und flache im Osten auftreten

größter Unterschied zwischen Inselbogensubduktion und Kontinent-Ozean-Subduktion: bei Inselbogenvulkanismus liegen die Back-Arc-Basin-Sediments auf ozeanischer Kruste

Akkretionskeile: Sedimentprismen, aufgebaut aus großräumigen Sedimentüberschiebungen, normale Abfolge innerhalb jeder Sedimentüberschiebung, aber inverse Abfolge innerhalb des gesamten Überschiebungsstapels, frontale Akkretion: direkt hinter dem Trench, basale Akkretion: durch tektonisches Underplating, Krustenverdickung und dadurch Verkippuing des frontalen Akkretionskeils, Beispiel:, in Costa Rice 50% frontale & 50% basale Akkretion, Orogenic Wedge Theory: beschreibt das Gleichgewicht zwischen Verdickung durch Akkretion und lateralem Wachstum durch Extension, definiert des Form des Prismas, der stabile Neigungswinkel des Wedges hängt von der Sedimentzusammensetzung ab und dem Wasserdruck [bildet stets ein dynamisches Gleichgewicht, abhängig von Compression oder Extension], ist der Neigungswinkel zu flach, wir der gesamte Wedge komprimiert, ist der Neigungswinkel zu steil [aufgrund von basaler Akkretion durch tektonisches Underplating], führt das zu einem überkritischen Neigungswinkel des Prismas und einer darauffolgenden Extension, dadurch werden blauschieferfazielle Gesteine [Jadeit, Glaukophan] exhumiert, tektonisches Underplating und oberflächliche Extension führen also zu einer schnellen Exhumierung, limitierende Parameter:, Stabilität des Wedges, Dip-Angle des Decollements, Analogie: Schneeschieber, Reibung, buttress: kontinentales Widerlager hinter dem Wedge, tektonische Erosion: in nicht-akkretionellen Wedges wirkt die ozeanische Platte wie eine Feile und trägt den Kontinent ab, Terrassen senken sich dadurch ab, ist klimaabhängig, da weniger Sedimenteintrag ein nichtakkretionelles Subduktionssystem erzeugt, Beispiel:, Nordchile bzw. Südperu

Interarc-Basins: Becken zwischen neuen und alten Inselbögen

Erdbeben

nur durch Erdbeben können Gitterkräfte aufgebrochen werden

Andreas Henk: Verwerfungen sind Brüche im Gestein. Anders gesagt: Das sind Trennzonen im Gestein, an denen Gesteinsblöcke von ein paar Meter bis zu mehreren Hundert Meter aneinander vorbeigeglitten sind. Diese Bewegungen können dabei horizontal oder vertikal erfolgen. Ausgelöst werden solche Prozesse durch Erdbeben.

In Deutschland gibt es mehrere Zonen, die Erdbebenaktivität aufweisen. Zum Beispiel der Oberrheingraben, der sich von Frankfurt bis nach Basel erstreckt. Dazu gehört auch der südbadische Raum. Daneben treten Erdbeben häufiger in der Niederrheinischen Bucht bei Köln oder im Eger-Graben an der Grenze zur Tschechischen Republik auf. Es gibt also mehrere tektonische Zonen, die in Deutschland heute seismisch aktiv sind. Zum Glück sind die meisten der Erdbeben aber so schwach, dass sie nur mit Hilfe von Instrumenten registriert werden können. Nur vergleichsweise selten sind sie so stark, dass sie auch für den Menschen spürbar sind.

Weist ein Erdbeben eine Magnitude von mindestens drei auf der nach oben offenen Richter-Skala auf, können auch wir Menschen das unruhige Zittern der Bodens spüren. Alles, was kleinere Magnituden aufweist, können wir nicht wahrnehmen. Ein stärkeres Erdbeben gab es hierzulande zuletzt vor vier Jahren nördlich von Freiburg am Oberrheingraben. Messungen wiesen damals eine Stärke von 5,4 auf. Für deutsche Verhältnisse ist das schon sehr kräftig. Doch in Deutschland gibt es relativ selten tektonische Erdbeben, deren Magnitude mehr als drei beträgt.

an der MOHO gibt es einen Sprung der derP-Wellengeschwindigkeiten zu Werten über 8

per Definition am Brittle-Ductile-Übergang

nur im Bereich von Subduktionszonen kann es zur Bildung sehr starker Erdbeben enlang langer Frakturen [100km und länger] kommen

flache Erdbeben im Berech des Trenches und des Akkretionskeils aufgrund nach unten gerichteter Extension

Tiefenbeben im Bereich der Benioff-Zone, aufgrund nach unten gerichteter Kompression

Rifting

Beckengeometrien

Modelle, Werneke, Mc Kenzie

Subsidenzgeschwidigeiten

thermisch

tektonisch

Gräben

Europäisch-Känozoisches Grabensystem [EKG], Oberrheingraben, passives Rifting, niederrheinische Bucht beim heutigen Spannungssystem, die größte horizontale Hauptnormalspannung ist heute NW-SE [daher Zug in, im Oligozän dafür N-S, die Abschiebungen streichen parallel, H: größte horizontale Hauptnormalspannung, h: kleinste horizontale Hauptnormalspannung, v: größte horizontale Hauptnormalspannung, inaktiv, 300km lang, 40km breit, bedeutendste geologische Struktur im südlichen Mitteleuropa, Oberrheingraben ist das zentrale Segment einer Grabenbruchzone, die sich von der Nordsee bis in das westliche, Ursachen, Ursache der Entstehung der Grabenzone waren Zugspannungen in Erdkruste und Erdmantel durch passive Rifting, dadurch Dehnung und Ausdünnung der Erdkruste, dadurch Absenkung der inneren Grabenzone, Niederrheingraben, Egergraben, Tchechoslovakei, geologisch aktives Rift, plumekontrolliert [rifttyp aktiv], jüngster Graben Europas, Nordsee, inaktiv, failed rift, mittleres Jura, Bressegraben, In Südost-Frankreich erstrecken sich die Gräben parallel zur Deformationsfront der Alpen., Das Nordende des Bressegrabens ist über ein Störungssystem im Bereich der Burgundischen Pforte mit dem Südende des Oberrheingrabens verbunden., Hessische Senke, Limagne-Graben, Löwengolf-Gräben, Allgemein, Alle Gräben der EKG entstanden durch Dehnung der Erdkruste senkrecht zur Längsachse der Gräben. Die oft kilometertief absinkenden Gräben wurden mit Sedimenten (Ton, Mergel, Sand und Kies) aus ihrer Umgebung aufgefüllt (Sedimentbecken). Die genaue Lage der Gräben wird oft durch ältere Bruchstrukturen in der Erdkruste bestimmt., Die Absenkung der meisten Gräben beginnt in der Eozän-Zeit, nur der Egergraben startet etwas später und sinkt dann auch nicht so tief ab., Das Europäische Känozoische Grabensystem entstand zur gleichen Zeit wie die jungen Faltengebirge der Alpen und Pyrenäen und das Grabensystem liegt im Vorland von Alpen und Pyrenäen. Es liegt deshalb nahe anzunehmen, dass die Bildung des Grabensystems mit der Bildung der Faltengebirge ursächlich zusammenhängt, Die Gräben des EKG liegen im Bereich des alten variskischen Faltengebirges, das in der Unterkarbonzeit zusammengeschoben wurde. Das variskische Faltengebirge bildet die Basis der Mittelgebirgs-Landschaft und wird oft von flach liegenden jüngeren Gesteinen, dem Deckgebirge, zugedeckt.

passiv vs. aktiv

passiv:, Baikal, impaktogenes, passives Rifting druch den indischen Indenter, der Impact kann an der Seamount-Kette von Hawaii [Knick] betrachtet und getimet werden, Beach-Balls, eine Extension ist stehts im im rechten Winkel zur Kompressionsrichtung Bildung einer Grabenstruktur], Zugspannungen!

Ostafrikanische Rift, Plume!

abgeschlossenes aktives Rifting:, rotes Meer, abgeschlossen: kontinentale Kruste vollständig durchtrennt und Bildung ozeanischer Kruste, ab dann: passive Kontinentalränder, älteste ozeanische Kruste am passiven Kontinentalrand [200 Millionen Jahre]

Isostasie

flexurelle Isostasie

gebrochene Platte

durchgehende Platte

Europäische Geotraverse [ETG]

entlang der ETG von der Nordsee bis zu den Alpen wird die Lithosphäre immer dicker und daher [zum isostatischen Ausgleich] die Asthenosphäre entsprechend tiefer

Orogener Kollaps

1. die Kruste verdickt sich [bzw. verdoppelt sich in iher Mächtigkeit von 35 zu 70 Kilometer Mächtigkeit], die Plattengenzkräfte sind größer als die Gravitation

2. thermisches Equilibrium, die Plattengenzkräfte halten sich die Waage mit der Gravitation, Krustenverdopplung [Stacking] für zu einem verringerter Surface Heat Flow und einer gesteigerten radiogenen Wärmeproduktion, ausbildung flacherer Geothem-Pfade

3. postkonvergente Prozesse, Gravitation größer als Plattengrenzkräfte, Bildung sediemtärer Becken, Verdünnung der Unterkruste [aufgrund verringerter Festigkeit], allein die Verdünnung werden die Lagen erhitzt [duch erhöhten Basal Heat Flow] und dadurch von ihrer Festigkeit her geschwächt, Dekompression & Exhumierung von Mantelgesteinen, Hochdruckmetamorphose aufgrund hoher Temperaturen und Schmelzbildung nahe der Oberfläche, Beispiele, Zeichstein-Becken, heute unterhalb des Meeresspiegels hach dem postorogenen Kollaps, Tibetanisches Hochland, die höchsten Berge im Himalaya befinden sich am Rand des Orogens - der zentrale Teil in Form des Tibetanischen Pleateaus ist kollabiert [war aber früher viel höher]

Allgemein, neue Ozeane öffnen sich in Bereichen ehemaliger Orogene, da dort die Kruste verdickt und somit geschwächt ist [Sollbruchstelle - siehe EKG], das Foreland ist im Vergleich zum Orogen resistenter, selbst wenn das Orogen zu seinem Foreland im isostatischen Gleichgewicht liegt, reicht der Höhenunteschied aus, um das Gebirge auseinanderfließen zu lassen, panta rei, Analogie zum MOR, MOR liegen alle in Tiefen von ca. 2500m Teife, entspricht einem Referenzlevel, ist eine Gebirge im isostatischen Gleichgewicht, so sind auch die G-Werte dieselben, die Isostatische Kompensationstiefe könnte an der Basis der Lithosphäre sein, Formel, alle Orogene mit einer vertikalen Erhebung größer 3km ü.N.N. führen zu einem Orogenen Kollaps

aktive Kontinentalränder

MOR

magnetic stripes durch regelmäßige Umplung des Erdmagnetfeldes und entsprechend eingeregelte ferrimagnetische Minerale [Magnetit, Hämatit] im Erdmagnetfeld vor ihrer Erstarrung in der basaltischen Matrix, AMS: antiferrische magnetische Suszeptibilität

Subduktion

bei über 1200°C [abnorme Wärme] oberhalb des eingezogenen Slabs der subduzierten Kruste kommt es zu Schmelzbildung an der oberen Asthenosphärengrenze, an den Rändern der überlagerten Magmenkammern kommt es zu equilibrierten Gefügen, innerhalb der flüssigen Magmenkammer gibt es keine Scherspannung mehr, die Feldspatkristalle richtens sich dann nur noch nach ihrer Form, ohne Deformationsgefüge, die Feldspäte richten sich dann parallel zu den Konvektionsströmungen aus [Fließregelung], die Magmenkammer selber liegt nicht unter Spannung, übt aber eine dynamische Metamorphose - mit Spannungsaufbau - auf das Umgebungsgestein aus [radial von der Magemkammer weg], außerhalb der Kontaktaureole sind die Gefüge dann wieder von der regionalen Tektonik und der Auflast bestimmt

Slab-Breakoff: Abbrechen der Lithosphäre in Subduktionszonen am Übergang von der ozeanischen zur Kontinentalen Kruste, die Stratifizierung der kontinentalen Kruste führt zu einem Gesamt-Lithosphären-Versangen [Sollbruchstelle entlang des alten Kontinentalabhangs zwischen kontionentaler und ozeanischer Kruste], der Slab-Breakoff schafft Platz für partielle Schmelzen, Magmatic Flameup: Ausbildung von Magamtismus oberhalb Bereiche partieller Schmelzbildung, nur während ein paar Millionen Jahre, Suturvulkanismus: ein nahezu synkroner Breakoff samt magmatischem Flare-Up entlang des gesamten Orogens, Beispiel: Anden, nach dem Breakoff kommt es aufgrund des "fehlenden" Tiefenzuges zu einer Erhähung in der Topographie, was zu einem weiteren gravitationellen Kollags durch Extension des Orogens führt

die höhere Dichte der ozeanischen Lithosphäre führt zu ihrer Subduktion

Orogenese

die Summe aller Verformungen ergeben die Gebirge

Der orogene Zyklus, 1. frühe Riftphase, Krustenextension, Abschiebungen, Sedimentverfüllung, subduktionsinduzierter Vulkanismus, 2. frühe Orogenphase, Versenkung, hohe Drücke und Temperaturen, hohe Wärmestromdichten, Seitenverschiebungen, Aufschiebungen & Überschiebungen, Faltung und Schieferung, Partialschmelzen und Batholitintrusionen, Abschiebungen der frühen Riftphase werden zu Aufschiebungen reaktiviert, 3. späte Orogenphase, weiter hohe Drücke, aber niedrigere Temperaturen, Spröd-Duktil-Falten, Aufschiebungen und Seitenverschiebungen, 4. postorogene Phase, erosionale Entlastung, isostatischer Ausgleich, orogener Kollaps, Dip-Slip-Störungen, spröd-extensionale Störungen, späte intrusive Stöcke, stitching-plutons, evolved magmas

Alpen, Jura, Falten- und Überschiebungsgürtel, Orogenese begann vor ca. 120 Millionen Jahren, mehrere Hochdruckphase 120 Millionen Jahren bzw. 40 Millionen Jahre, Dora Malva, Zermatt-Saas-Fee, Lepontinmetamorphosephase bilden die Temperphasen zwischen den Hochdruckmetamorphosephasen, Wärmedom, hat nicht penetrative Hochdruckphasen, aber in jenen 12 Millionen Jahren bildeten sich komplett ausgeheilte Gefüge, ausgeheilte Gefüge zeigen das Intrusionsalter von Graniten an, wann aber die Deformation aufgehört hat ist nicht zu sagen, Überlappung!, Niedrigdruckparagenesen bei ca. 20 Millionen Jahren, oft gibt es Loops mehrerer, alternierender HPT/LPT-Phasen, Tauernkristallisation, statische, thermische Equilibrierung der Kruste, Pyrope & Almandine un unterscheidlichen Mineralgrößen, nicht die Kollision, sondern die Dichtekontraste sorgen für die Heraushebung, Isostasie, unter der Poebene gibt es sehr dichte Gesteine, welche die fehlende Überlagerung ausgleichen

Ural, Nord-Ural: Novaya Zemlya, Süd-Ural [Max Soutov-Zone], Ultrahochdruckgesteine, 150km Überlagerung fehlen, Permbecken, gefüllt von Uralschutt, 4-5km machtig, nach Westen auslaufend, reicht nicht als Abtragungsbecken des Urals aus